PEMBELAJARAN

14 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

media fluida baik cairan maupun gas untuk memindahkan benda dari satu lokasi ke lokasi lainnya. Sistem berbasis fluida yang menggunakan cairan sebagai media disebut sistem hidrolik. Sistem berbasis gas disebut sistem pneumatik. Gas dasar yang digunakan adalah udara yang dimampatkan. Dalam bab ini yang akan dibahas adalah sistem pneumatik.

Sebelum membahas pneumatik lebih lanjut, perhatikan tabung/tangki udara yang banyak dijumpai di pinggir jalan yang digunakan oleh tukang ban untuk memompa ban sepeda motor atau ban mobil. Tangki diisi udara oleh kompresor yang digerakkan oleh motor listrik atau motor bakar. Di tangki terdapat alat ukur yang menunjuk ke angka tertentu (misal 8 bar).

b. Pengertian

Pengertian pneumatik dijelaskan menurut pengertian bahasa, ilmu pengetahuan dan otomasi industri.

Pneumatik merupakan teori atau pengetahuan tentang udara yang bergerak, keadaan-keadaan keseimbangan udara dan syarat-syarat keseimbangan. Perkataan pneumatik berasal bahasa Yunani “ pneuma “ yang berarti “napas” atau “udara”. Jadi pneumatik berarti terisi udara atau digerakkan oleh udara bertekanan.

Pneumatik merupakan cabang teori aliran atau mekanika fluida dan tidak hanya meliputi penelitian aliran-aliran udara melalui suatu sistem saluran, yang terdiri atas pipa-pipa, selang-selang, gawai dan sebagainya, tetapi juga aksi dan penggunaan udara bertekanan.

Pneumatik menggunakan hukum-hukum aeromekanika, yang

menentukan keadaan keseimbangan gas dan uap (khususnya udara atmosfir) dengan adanya gaya-gaya luar (aerostatika) dan teori aliran (aerodinamika).

Pneumatik dalam pelaksanaan teknik udara bertekanan dalam industri merupakan ilmu pengetahuan dari semua proses mekanik dimana udara memindahkan suatu gaya atau gerakan. Jadi pneumatik meliputi semua komponen mesin atau peralatan, dalam mana terjadi proses-proses pneumatik. Dalam bidang kejuruan teknik pneumatik dalam pengertian yang lebih sempit lagi adalah teknik udara bertekanan (udara bertekanan).

15 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

Komponen pneumatik beroperasi pada tekanan 8 s.d. 10 bar, tetapi dalam praktik dianjurkan beroperasi pada tekanan 5 s.d. 6 bar untuk penggunaan yang ekonomis.

Beberapa bidang aplikasi di industri yang menggunakan media pneumatik dalam hal penangan material adalah sebagai berikut :

1)

Pencekaman benda kerja

2)

Penggeseran benda kerja

3)

Pengaturan posisi benda kerja

4)

Pengaturan arah benda kerja Penerapan pneumatik secara umum :

1)

Pengemasan (packaging)

2)

Pemakanan (feeding)

3)

Pengukuran (metering)

4)

Pengaturan buka dan tutup (door or chute control)

5)

Pemindahan material (transfer of materials)

6)

Pemutaran dan pembalikan benda kerja (turning and inverting of parts)

7)

Pemilahan bahan (sorting of parts)

8)

Penyusunan benda kerja (stacking of components)

9)

Pencetakan benda kerja (stamping and embosing of components) Susunan sistem pneumatik adalah sebagai berikut :

1)

Catu daya (energi supply)

2)

Elemen masukan (sensors)

3)

Elemen pengolah (processors)

4)

Elemen kerja (actuators) c. Sistem Satuan

Sistem satuan yang digunakan dalam buku ini adalah “Sistem Satuan Internasional”, disingkat SI. Ada 6 besaran dasar dan satuannya seperti terlihat pada tabel 1-1. Satuan turunan dapat dilihat pada tabel 1-2.

16 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

Tabel 1-1 Satuan Dasar

Besaran Simbol Satuan

Panjang L meter ( m )

Massa M kilogram ( kg )

Waktu T detik ( s )

Temperatur T Kelvin ( K ), 0C = 273K

Arus Listrik I Ampere (A)

Itensitas cahaya candela (cd)

Tabel 1-2 Satuan Turunan

Besaran Simbol Satuan

Gaya F _{Newton (N), 1N = 1 kg.m/s}2

Luas A _{Meter persegi (m}2

)

Volume V _{Meter kubik (m}3

)

Volume Aliran Q _(m3

/s)

Tekanan P _{Pascal (Pa), 1 Pa = 1 N/m}2

,

1 bar = 10⁵Pa

Dari tabel 1-1, teknisi pneumatik menggunakan tiga besaran yang pertama yaitu panjang, massa dan waktu. Unit lainnya seperti pada tabel 1-2 (kecepatan, gaya, tekanan) dapat diturunkan dari besaran dasar ini. Kecepatan misalnya, diturunkan dari panjang dibagi waktu (panjang/waktu).

Sistem British yang lama menggunakan satuan feet, pound dan sekon (detik). Oleh karena itu dikenal sebagai sistem fps. Awal sistem metrik yang digunakan adalah sentimeter (cm), gram (g) dan sekon (s) yang dikenal dengan sistem cgs, dan meter (m), kilogram (kg) dan sekon (s) yang dikenal dengan sistem MKS.

17 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

Sistem MKS berkembang ke dalam sistem SI yang memperkenalkan lebih banyak metode logikal dari definisi gaya dan tekanan. Tabel 1-3 memberikan konversi besaran dasar.

Tabel 1-3 Besaran mekanik dasar Massa

1 kg = 2.2046 pound (lb) = 1000 g 1 lb = 0,4536 kg

1 ton (British) = 2240 lb = 1016 kg = 1,12 ton (US) 1 tonne = 1000 kg = 2204,6 lb = 0,9842 ton (British) 1 ton (US) = 0,8929 ton (British)

Panjang

1 meter = 3,281 foot (ft) = 1000 mm = 100 cm 1 inch = 25,4 mm = 2,54 cm

1 yard = 0,9144 m Volume

1 litre = 0,2200 gallon (British) = 0,2642 gallon (US)

1 gallon (British) = 4.,546 litre = 1,2011 gallon (US) = 0,161 ft³ 1 gallon (US) = 3,785 litre = 0,8326 gallon (British)

1 meter kubik (m³) = 220 gallon (British) = 35,315 ft³ 1 inch kubik (inc³) = 16,387 cm³

d. Massa dan Gaya

Sistem pneumatik dan hidrolik umumnya bergantung pada tekanan dalam cairan. Sebelum membicarakan definisi tekanan, harus terlebih dahulu mengetahui apa yang dimaksud dengan istilah sehari-hari seperti berat, massa dan gaya.

Berat merupakan gaya yang timbul dari tarikan gravitasi antara massa sebuah obyek dan bumi. Penulis mempunyai berat 75 kg di kamar mandi. Hal ini setara dengan gaya 75 kg antara kaki dan tanah. Oleh karena itu berat tergantung pada gaya gravitasi. Di bulan, dimana gravitasinya adalah seperenam daripada di bumi, maka penulis akan mempunyai berat sekitar 12,5 kg; di ruang bebas berat akan menjadi nol. Dalam semua kasus, massa penulis adalah konstan.

18 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

Jika sebuah gaya yang diterapkan ke massa, percepatan (atau perlambatan) akan menghasilkan persamaan yang dikenal dengan rumus :

F = m.a (1-1)

dengan : F = gaya dalam lbs f atau kgf, m = massa dalam lbs atau kg, a = percepatan atau gravitasi.

Gaya dalam unit SI dengan satuan Newton (N), didefinisikan bukan dari grafitasi bumi, tetapi langsung dari persamaan (1-1). Satu newton didefinisikan sebagai sebuah gaya yang menghasilkan percepatan 1 ms^-2 bila diterapkan ke massa 1 kg.

Satu kgf menghasilkan sebuah percepatan 1g (9,81 ms^-2) bila diterapkan ke massa 1kg. Satu newton menghasilkan sebuah percepatan 1 ms^-2 bila diterapkan ke massa 1 kg. Oleh karena itu : 1 kgf = 9,81 N, akan tetapi karena kebanyakan instrumen industri yang terbaik mempunyai akurasi 2% maka lebih sederhana menggunakan :

1 kgf = 10 N untuk aplikasi praktek.

Tabel 1-3 memberikan konversi antara berbagai besaran.

1 newton (N) = 0,2248 pound force (lb f) = 0,1019 kilogram force (kg f)

1 lb f = 4,448 N = 0,4534 kg f 1 kg f = 9,81 N = 2,205 lb Besaran lainnya :

dyne (unit cgs) : 1 N = 10⁵ dyne ponds (gram force): 1 N = 102 ponds Unit SI adalah newton :

N = kg ms^-2

e. Tekanan

Tekanan dalam cairan terjadi ketika ia diberi gaya. Dalam gambar 1.4 gaya F diberikan pada cairan tertutup melalui piston dengan luas penampang A. Ini akan menghasilkan tekanan P dalam cairan. Memperbesar gaya jelas akan

19 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

meningkatkan tekanan secara proporsional langsung. Mengurangi luas penampang piston A juga akan meningkatkan tekanan. Tekanan dalam cairan itu

dapat didefinisikan sebagai gaya per luas penampang, atau:

(1-2)

Meskipun persamaan 1-2 sangat sederhana, ada berbagai satuan tekanan yang dipakai. Dalam British menggunakan sistem fps sebagai contoh, F diberikan dalam lbs f dan A diberikan dalam inci persegi memberikan tekanan diukur dalam pound force per square inch (psi).

Gambar 1.4 tekanan dalam cairan yang dipres

Dalam sistem metrik, F biasanya diberikan dalam kgf dan A dalam sentimeter persegi memberikan tekanan dalam kilogram gaya per sentimeter persegi (kgf cm-2).

Sistem SI menentukan tekanan sebagai gaya dalam newton per meter persegi (Nm^-2). Satuan tekanan dalam SI adalah pascal (1Pa = 1 Nm^-2). Satu pascal adalah tekanan yang sangat rendah untuk digunakan dalam praktik, sehingga kilopascal (1 kPa = 10³Pa) atau megapascal (1 MPA = 10⁶ Pa) lebih umum digunakan. Hal ini dikenal sebagai tekanan absolut dan penting ketika kompresi dengan gas. Hubungan antara tekanan absolut dan tekanan ukur diilustrasikan pada gambar 1.7.

20 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

Gambar 1.7 hubungan antara tekanan absolut dengan tekanan ukur

Tabel 1.4 membandingkan satuan tekanan. Sistem hidrolik beroperasi pada tekanan 150 bar, sedangkan sistem pneumatik beroperasi pada tekanan 10 bar. Table 1.4 satuan tekanan

1 bar = 100 kPa = 14,5 psi = 750 mmHg = 401,8 inch W G = 1,0197 kgf cm^-2 = 0,9872 atmosphere (atm)

1 kilopascal = 1000 Pa = 0,01 bar = 0,145 psi = 1,0197 x 10^-3 kgf cm^-2 = 4,018 inches W G = 9,872 x 10^-3 atmosphere

1 pound per square inch (psi) = 6.895 kPa = 0,0703 kgf cm^-2 = 27,7 inches W G

1 kilogram force per square cm (kgf cm^-2) = 98,07 kPa = 14.223 psi 1 atm = 1,013 bar = 14,7 psi = 1,033 kgf cm^-2

Satuan tekanan dalam unit SI adalah pascal (Pa). Pa=1Nm^-2. Dalam prakteknya satuan yang digunakan adalah bar dan psi.

f. Kerja, Energi dan Daya

Kerja dilakukan (energi dipindahkan), ketika obyek tersebut akan dipindahkan terhadap gaya, dan didefinisikan sebagai :

21 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

Dalam sistem British (fps) persamaan 1-3 memberikan satuan ft lb f. Untuk sistem metrik satuannya adalah cm kg f. Untuk unit SI, satuan kerja adalah Joule, dengan 1J = 1Nm ( = 1m² kg s-²). Tabel 1.5 membandingkan satuan kerja.

Table 1.5 Satuan Kerja (energi)

1 joule (J) = 2,788 x 10 ^-4 Wh (2,788 x 10^-7 kWh) = 0,7376 ft lbf

= 0,2388 calories

= 9,487 x 10 ^-4 British thermal units (BTu) = 0,102 kgf m

= 10⁷ ergs (cgs unit)

Satuan kerja dalam SI adalah joule (J) 1J = 1Nm

= 1 m² kg s^-2

Daya adalah rasio yang sudah dilakukan:

daya = kerja/waktu (1-4)

Satuan daya dalam unit SI adalah watt, yang didefinisikan sebagai 1 Js^-1. Ini adalah satuan yang paling umum dari daya, seperti yang hampir secara universal digunakan untuk pengukuran daya listrik.

Sistem British menggunakan daya kuda (HP) yang digunakan untuk mendefinisikan daya motor. Satu daya kuda didefinisikan sebagai 550 ft lb fs^-1. Tabel 1.6 adalah perbadingan satuan daya. Satuan daya dalam SI adalah watt (W).

Tabel 1.6 Satuan daya

1 kilowatt (kW) = 1,34 HP = 1,36 metric HP = 102 kgf m s^-1 = 1000 W 1 daya kuda (HP) = 0,7457 kW = 550 Ft lb s^-1 = 2545 BTU h^-1

Kerja dapat dianggap sebagai integral waktu dari daya (sering digambarkan secara longgar sebagai daya total yang digunakan). Seperti daya listrik diukur dalam watt atau kilowatt (1kW = 10³W), yang kilowatt jam (kWh) adalah representasi lain dari kerja atau energi.

22 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

g. Torsi (Gaya Putar)

Istilah torsi digunakan untuk mendefinisikan sebuah gaya putar, dan hasil perkalian antara gaya dan jari-jari yang efektif seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.8. Dengan demikian kita memiliki:

T = F x d (1-5) Dalam sistem British satuan torsi adalah lbf ft, dalam sistem metrik adalah kgf m atau kgf cm, dan dalam SI unit adalah Nm.

Gambar 1.8 Definisi torsi h. Hukum Pascal

Tekanan dalam fluida tertutup dapat dianggap seragam di seluruh sistem yang praktis. Mungkin ada perbedaan-perbedaan kecil yang timbul dari tekanan tinggi pada ketinggian yang berbeda, tetapi ini umumnya akan dapat diabaikan bila dibandingkan dengan sistem tekanan kerja. Kesetaraan tekanan ini dikenal sebagai Hukum Pascal, dan diilustrasikan pada gambar 1.9 di mana kekuatan 5 kgf diterapkan pada sebuah piston dengan luas penampang 2cm². Ini menghasilkan tekanan sebesar 2,5 kgf cm^-2 di setiap titik di dalam fluida,yang bertindak sama dengan gaya per satuan luas pada dinding sistem.

(a) Gaya dan tekanan dalam tangki tertutup (b) Tekanan dalam botol

Gambar 1.9 Tekanan dalam botol tertutup

Misalkan dasar tangki kiri berukuran 0,1 x 0,1 m memberikan luas 100 cm². Gaya total yang bekerja pada dasar 250 kgf. Jika ukuran bagian atas tangki

23 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

kanan adalah 1 m x 1,5 m, akan memberikan gaya ke atas sebesar 37.500kgf. Catatan, ukuran pipa penghubung tidak berpengaruh. Prinsip ini menjelaskan mengapa memungkinkan menggeser dasar sebuah botol dengan menerapkan gaya kecil ke gabus, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1.9b. Gaya yang diterapkan tergantung dari tekanan, yang diberikan oleh persamaan:

(1-6) Gaya pada dasar/alas :

(1-7) dari turunan :

(1-8) Persamaan di atas menunjukkan fluida tertutup dapat digunakan untuk memperbesar gaya. Dalam gambar 1.10 beban 2000 kg sedang duduk di sebuah piston dengan luas 500 cm² (jari-jari sekitar 12 cm). Piston yang lebih kecil mempunyai luas 2 cm². Sebuah gaya sebesar:

(1-9) akan mengangkat beban sebesar 2000 kg. Dapat dikatakan keuntungan mekanik sebesar 250 kali.

Gambar 1.10 Keuntungan mekanik i. Aliran Fluida

Sistem hidrolik dan pneumatik keduanya berkaitan dengan aliran fluida (cair atau gas) ke pipa. Flow (aliran) adalah istilah yang umum yang memiliki tiga arti yang berbeda:

 Aliran volumetrik digunakan untuk mengukur volume fluida yang melewati titik per unit waktu. Yang mana fluida adalah gas bertekanan, suhu dan tekanan harus ditentukan atau aliran dinormalisasi ke beberapa suhu dan

24 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

tekanan standar (suatu topik yang dibahas nanti). Aliran volumetrik yang paling umum dalam kontrol proses pengukuran.

 aliran massa mengukur massa fluida yang melewati titik dalam satuan waktu.

 ukuran kecepatan aliran laju linear (dalam ms^-1) melewati titik pengukuran. Kecepatan aliran sangat penting dalam perancangan sistem hidrolik dan pneumatik.

Jenis aliran fluida diilustrasikan pada gambar 1.11. Pada kecepatan aliran rendah, pola aliran halus dan linier dengan kecepatan rendah pada dinding pipa dan aliran tertinggi di tengah pipa. Hal ini dikenal sebagai arus laminer atau aliran. Ketika kecepatan aliran meningkat, pusaran mulai terbentuk sampai kecepatan aliran tinggi berbentuk turbulensi seperti ditunjukkan pada gambar 1.11b. Kecepatan aliran sekarang hampir seragam di pipa.

a) aliran laminar b) aliran turbulen Gambar 1.11 Jenis aliran

j. Hukum Gas

Untuk semua tujuan praktis, cairan yang digunakan dalam sistem hidrolik dapat dianggap inkompresibel dan tidak sensitif terhadap perubahan temperatur (suhu tetap menyediakan cukup luas dalam beberapa batas). Gas dalam sistem pneumatik sangat sensitif terhadap perubahan tekanan dan temperatur, dan perilaku ditentukan oleh hukum gas yang dijelaskan berikut ini.

Dalam istilah berikut tekanan diberikan secara mutlak, tidak mengukur, persyaratan dan suhu mutlak diberikan dalam derajat Kelvin, bukan dalam derajat Celcius. Jika kita membahas, katakanlah, satu liter udara pada tekanan atmosfer dan 20^oC yang dimampatkan dengan tekanan ukur 3 atm, tekanan aslinya adalah 1 atm, suhu aslinya 293 K dan tekanan akhir 4 atm absolut.

Tekanan dan volume dihubungkan dengan hukum Boyle. Dalam gambar 1.12 kita memiliki volume gas V1 ^{pada tekanan p}1 ^{(ingat dalam satuan absolut).}

25 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

Gas dikompresi dengan volume V2^{, lalu ke V}3 ^{yang akan mengakibatkan} kenaikan tekanan ke p2, kemudian p3:

p1^.V1 ^{= p}2 ^{. V}2 ^{= p}3 ^{. V}3 ^{= konstan (1-10)} asalkan suhu gas tidak berubah (tetap) selama kompresi. Penurunan tekanan juga menyebabkan kenaikan volume.

F V₁ p₁ 1 ^F V₂ p₂ 2 ^F V₃ p₃ 3

Gambar 1.12 : Hubungan antara tekanan dan volume

Dalam prakteknya, kompresi gas selalu disertai dengan kenaikan temperatur (seperti yang sering kita lihat ketika memompa ban sepeda) dan pengurangan tekanan menghasilkan suhu jatuh (prinsip pendinginan). Untuk penerapan persamaan 1-10, gas harus diizinkan untuk kembali ke suhu semula. Dalam gambar 1.13, di sisi lain, suhu dari volume tetap suatu gas dikendalikan oleh suatu pemanas.

Gambar 1.13 Hubungan antara suhu dan tekanan

Kenaikan suhu dari T1 ^{sampai T}2 ^{menghasilkan peningkatan tekanan dari p}1 ^ke p2^{, di mana:}

(1-11) Sekali lagi harus diingat tekanan dan temperatur dalam bentuk absolut. Meskipun persamaan 1-11 memberikan perubahan tekanan akibat perubahan suhu, hal itu juga berlaku untuk perubahan temperatur akibat perubahan tekanan

26 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

yang diberikan tidak ada panas yang hilang dari sistem. Dalam kompresor udara pneumatik, suhu udara bertekanan yang keluar sangat ditinggikan oleh peningkatan tekanan, sehingga kompresor membutuhkan pendingin udara.

Persamaan 1-5 dan 1-6 digabungkan untuk memberikan hukum gas umum :

_(1-12)

dengan p1^{, V}1^{, T}1 ^{adalah kondisi awal dan p}2^{, V}2^{, T}2 ^{adalah kondisi akhir. Seperti} sebelumnya, persamaan 1-12 mengasumsikan tidak ada panas yang hilang ke, atau diperoleh dari lingkungan.

i. Karakteristik Udara

Udara mengandung oksigen, nitrogen, partikel uap air, kotoran, debu udara dan lain-lain. Udara bertekanan memiliki banyak sekali keuntungan, tetapi dengan sendirinya juga terdapat segi-segi yang merugikan atau lebih baik pembatasan-pembatasan pada penggunaannya. Hal-hal yang menguntungkan dari pneumatik pada mekanisasi yang sesuai dengan tujuan sudah diakui oleh cabang-cabang industri yang lebih banyak lagi. Pneumatik mulai digunakan untuk pengendalian maupun penggerakan mesin-mesin dan alat-alat.

Keuntungan :

 Jumlah tidak terbatas  mudah disimpan  tansportasi mudah  bersih

 Tahan ledakan  mudah pengontrolan  tahan beban lebih Kerugian :

 Biaya tinggi  Persiapan

 polusi suara (dikurangi dengan silincer)  gaya terbatas (ekonomis sampai 25 000 N)

27 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

3. Rangkuman

a. Pengertian Pneumatik

 Menurut bahasa berarti napas atau udara

 Menurut ilmu pengetahuan berarti cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang sifat, gerakan dan tingkah laku udara.

 Menurut otomasi Industri berarti peralatan yang bergerak (linier/putar) dengan menggunakan media udara bertekanan, gerakan tersebut diakibatkan adanya perbedaan tekanan antara sisi masukan dan sisi keluaran

b. Besaran fisika yang banyak digunakan untuk pembahasan sistem pneumatik adalah panjang, massa, waktu, temperatur, gaya, luas, volume, volume aliran dan tekanan.

c. Sistem satuan yang digunakan dalam buku ini adalah “Sistem Satuan Internasional”, disingkat SI.

d. Pada umumnya tekanan atmosfir dianggap sebagai tekanan dasar, sedang-kan yang bervariasi (akibat penyimpangan nilai) adalah:

Tekanan ukur (tekanan relatif) = pg Tekanan vakum = pv

Tekanan atmosfir tidak mempunyai nilai yang konstan. Variasi nilainya tergantung pada letak geografis dan iklimnya. Daerah dari garis nol tekanan absolut sampai garis tekanan atmosfir disebut daerah vakum dan di atas garis tekanan atmosfir adalah daerah tekanan.

4. Lembar Kerja Peserta Didik

Untuk memahami dasar-dasar pneumatik ada 2 kegiatan yang harus dilakukan oleh para siswa.

28 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

Isilah tabel berikut :

Bar Psi Bar psi

0 6

2 8

4 10

2. Udara dimasukkan dalam tabung dengan volume 0,4 liter. Berapa udara yang dimasukkan jika tekanan tabung:

a. 4 bar. b. 5 bar. c. 6 bar. d. 8 bar.

5. Tugas

Jawablah pertanyaan berikut ini.

1. Apakah arti pneumatik dalam dunia industri?

2. Berapa tekanan ekonomis yang digunakan di dunia industri?

3. Mengapa pada industri pangan, perkayuan, tekstil dan pengepakan banyak menggunakan peralatan dan mesin dengan tenaga udara bertekanan ?

4. Udara yang ditiup keluar menimbulkan kebisingan (desisan), terlebih

dalam ruangan kerja dan sangat mengganggu. Bagaimana

mengatasinya?

5. Berapakah besar besaran berikut dengan satuan lain: a. 100 kg = ………….… lb b. 50 inch = ……….……. M c. 5 bar = ………….…. psi d. 300 kPa = ... bar e. 40 N = …...……..… kgf f. 1,5 HP = ….………….. kW.

29 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

Kegiatan 2

Produksi udara bertekanan

1. Tujuan Pembelajaran

a. Memahami proses penyediaan udara bertekanan yang kering dan bersih. b. Menyiapkan komponen-komponen untuk mendapatkan udara yang kering

dan bersih

c. Melakukan pengaturan udara bertekanan untuk mendapatkan tekanan yang sesuai.

2. Materi Pembelajaran : a. Pengantar

Sistem pengadaan udara bertekanan diperlukan untuk menjamin keandalan sistem pneumatik. Sistem harus menjamin udara yang berkualitas. Termasuk di dalamnya adalah udara yang bersih, kering, dan tekanan yang tepat. Udara bertekanan diperoleh dari kompresor, kemudian dialirkan melalui beberapa elemen sampai mencapai pemakai. Perhatikan sistem pengadaan udara bertekanan pada gambar 2.1 berikut. Sistem terdiri dari kompresor udara, tangki udara, pengering udara, saluran udara dan tempat pembuangan untuk kondensasi, serta unit pemeliharaan/pelayanan udara yang terdiri dari filter udara, pengatur tekanan dan pelumas.

30 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

Gejala apa yang tampak pada persiapan udara yang kurang baik? Jenis dan penempatan kompresor turut mempengaruhi kadar partikel-partikel debu, minyak, dan air masuk ke dalam sistem. Persiapan udara yang kurang baik akan mengakibatkan sering menimbulkan gangguan dan menurunkan daya tahan sistem pneumatik. Berikut adalah gejala-gejala yang tampak:

 Keausan yang cepat pada seal dan elemen yang bergerak dalam katup dan silinder.

 Katup beroli

 Peredam suara kotor.

Perhatikan gambar berikut, seorang teknisi sedang membuang air dari tangki (gambar 2.2a) dan dari tabung unit pelayanan udara (gambar 2.2b).

Gambar 2.2 Pembuangan air kondensasi

Yang menjadi pertanyaan adalah darimana datangnya air tersebut? Apa yang terjadi jika air tersebut masuk ke dalam sistem pneumatik?

Pada kegiatan ini kita pelajari pengadaan udara bertekanan mulai dari kompresor sebagai sumber pembangkit udara bertekanan sampai ke unit pelayanan udara.

b. Kompresor 1). Fungsi

Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Kompresor dibutuhkan agar mendapatkan tekanan kerja yang diinginkan. Kompresor udara biasanya mengisap udara dari atmosfir . Namun ada pula yang mengisap udara atau gas yang bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir. Dalam hal ini kompresor bekerja sebagai penguat. Sebaliknya ada kompresor yang mengisap

31 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

gas yang bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfir. Dalam hal ini kompresor disebut pompa vakum.

2). Kriteria pemilihan kompresor

Karakteristik kompresor yang terpenting adalah volume gas yang dikeluarkan dengan satuan m³/min atau liter (l)/min dan tekanan kerja dengan satuan bar. Pemilihan kompresor tergantung tekanan kerja dan jumlah udara yang dibutuhkan.

Kriteria lain yang diperlukan untuk menentukan kompresor adalah :  desain

 tipe penggerak

 kapasitas penyimpanan  pendinginan

 kondisi dan lingkungan instalasi  perawatan

 biaya

Tergantung jenis kompresor, kapasitas/volume yang dihasilkan bervariasi dari beberapa liter permenit sampai kira-kira 50.000 m³/min. Sedangkan tekanan yang dihasilkan berkisar antara beberapa milimeter udara sampai lebih 10 bar.

3). Macam-macam kompresor

Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya. Klasifikasi kompresor tergantung tekanannya adalah :

 kompresor (pemampat) dipakai untuk tekanan tinggi,  blower (peniup) dipakai untuk tekanan agak rendah,  fan (kipas) dipakai untuk tekanan sangat rendah.

Atas dasar cara pemampatannya, kompresor dibagi atas jenis :  Jenis turbo (aliran)

Jenis ini menaikkan tekanan dan kecepatan gas dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh kipas (impeler) atau dengan gaya angkat yang ditimbulkan oleh sudu-sudu.

 Jenis perpindahan (displacement)

Jenis ini menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memampatkan volume gas yang diisap ke dalam silinder atau stator oleh sudu. Jenis

32 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

perpindahan terdiri dari jenis putar (piston putar) dan jenis bolak balik (torak). Kompresor Torak Kompresor Piston Rotari Kompresor Aliran Kompresor Piston Kompresor Diafragma Kompresor Aliran Radial Kompresor Aliran Aksial Kompresor Rotari Sudu Geser Kompresor Ulir Aksial Ganda Roots Blower Tipe-tipe Kompresor

Gambar 2.3. Diagram Berbagai Jenis Kompresor

a). Kompresor piston

Piston menarik udara melalui katup isap pada langkah turun, memampatkannya pada langkah naik dan mendorong keluar melalui katup tekanan.

Gambar 2.4. Kompresor piston tunggal

Daerah tekanan :

 Satu tahap sampai 600 kPa ( 6 bar)  Dua tahap sampai 1500 kPa (15 bar)

b). Kompresor sekerup

Udara dihisap melalui lubang hisap dan dipindahkan aksial melalui dua propeller dengan kecepatan tinggi untuk mendapatkan tekanan.

33 | P a g e

Pneumatik & Hidrolik ”Pneumatik”

Gambar 2.5. Kompresor sekerup

Daerah tekanan:

 sampai 1000 kPa (10 bar)

c). Kompresor aliran radial

Gambar 2.6. Kompresor aliran radial

Melalui baling-baling putaran cepat, udara dipercepat secara radial. Energi kinetik dari udara diubah menjadi energi tekanan. Daerah tekanan :

 Dengan langkah banyak sampai 1000 kPa (10 bar)

d). Kompresor sudu geser

Kompresor ini mempunyai rotor yang dipasang secara eksentrik di dalam rumah yang berbentuk silinder. Pada rotor terdapat beberapa parit dalam arah aksial dimana sudu-sudu dipasang.

Gambar 2.7.

Kompresor sudu geser